Conversao Ladder Grafcet

Gílson Maekawa Kanashiro

Reconstituição de Projetos de Controladores Lógicos

Programáveis

Uma abordagem para conversão da linguagem Ladder para Gráficos de

Funções Seqüenciais

“Design Recovery for Relay Ladder Logic” - A. Falcione & B. H. KroghOrientador: Cap Carrilho

1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lógicos Programáveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC)

2) Algoritmo de conversãoa) Emulação de RLL através de SFC

Gráficos:• Simultaneidade• Dependência• Simultaneidade Condensado

Decomposições: • Componentes conexos• Conectividade total

Grafos de seqüênciab) Implementação

3) Conclusão

Sumário






3) Conclusão

Sumário

Carro-chefe da automação industrial

Crescente uso de CLP na automação de processos industriais

Evolução da linguagem de programação CLP (Sequential Function Chart - SFC)

Necessidade de tradução de antigos projetos (linguagem “ladder”) para uma linguagem atual (SFC)






3) Conclusão

Sumário

Controlador Lógico Programável

Controlador: baseado em microprocessadores

Ciclo ou varredura: entradas +programa+saídas

N variáveis de estado Q(x), x=1, 2, ..., N

M variáveis de entrada U(y), y=1, 2, ..., M

Q(x)=P{Q(x-1),U(y)},

onde

x>=1 e Q(0) é um estado inicial






3) Conclusão

Sumário

Lógica “Ladder” para RelésVarredura ordenada nos R degrausBobina de saída é representada por um círculo

"AND, OR e NOT serão os símbolos ".", "+" e "!""AND -> variáveis em série"OR -> variáveis em paralelo

oi:=B

j(Q,U), j=1,...,R, onde o

j pertence a Q U U

O número de degraus R é exatamente o número de variáveis de estado:

R=N e Q={q1, q

2, ..., q

R}.

Além disso, assume-se que as variáveis de estado são indexadas de tal forma que as saídas do degrau j é

qj:=B

j(Q,U)

v1 = (start+v

1).!ls

2.!v

3






3) Conclusão

Sumário

Gráficos de Funções Seqüenciais

Consiste de etapas “qi”= variáveis estado + entrada

1) Ler a entrada física2) Varrer todos as etapas ativas3) Avaliar as receptividades

●etapas a serem habilitadas●etapas a serem desabilitadas

4) Atualizar a marcação SFC5) Varrer os passos habilitados6) Configurar as saídas

Tipos de estrutura●divergência simples ●divergência paralela

Elementos do SFC●retângulo duplo ou negritado●receptividades esquerda para a direita●variáveis de marcação M indicam passos ativos






3) Conclusão

Sumário






3) Conclusão

Sumário

Emulação de RLL através de SFG

SFC's básicos (2 etapas) ●uma inicial, e; ●outra aos quais todos os

degraus ladder se referem

O SFC básico é gerado pela inspeção direta de um diagrama “ladder”.

<---- As bobinas v1, m, h, tl, v4, v2, al e v3 são as variáveis de estado da segunda etapa no SFC básico ao lado --------->

Emulação de RLL através de SFC

Variáveis de estado, que não possam estar ativas paralelamente em ladder, são associadas a estruturas de caminho simples

Variáveis de estado que podem estar ativas paralelamente são associadas a etapas SFC em estruturas de caminho paralelo






3) Conclusão

Sumário






3) Conclusão

Sumário

Gráfico de Simultaneidade

O gráfico não-direcionado contém informações de como as variáveis de estado podem estar ativas simultaneamente

Composição:●Pontos ou nós => variáveis de

estado, saída dos degraus (etapas)●linhas => indicam

simultaneidade

6 degraus no ladder <=> 6 etapas no SFC

q1 e q

2, q

2 e q

4, q

2 e q

5 são variáveis de saída

simultâneas

mas, q4 e q

5, q

2 e q

6, q

3 e q

6 não são simultâneos






3) Conclusão

Sumário

Gráfico de dependência

O gráfico direcionado contém informações de como os degraus dependem das saídas de degraus anteriores

Os degraus que dependem de um anterior devem ser varridos na mesma ordem no SFC

Composição:●pontos ou nós => variáveis de estado, saídas dos

degraus (etapas)●setas => indica dependência

Exemplo:

q2 depende de q

1, q

4 depende de q

1

mas,...q

5 é independente de todas as

variáveis






3) Conclusão

Sumário

Gráfico de Simultaneidade Condensado

É um gráfico não-direcionado resultante dos gráficos de simultaneidade e de dependência

Fusão de nós interconexos mantendo as mesmas conexões do

gráfico de simultaneidade

Os degraus dependentes de anteriores são mantidos na mesma etapa SFC

Gráfico de dependência: {q1, q2, q4}, {q3, q6} e {q5}






3) Conclusão

Sumário

Decomposição de Gráficos de Simultaneidade

O gráfico de simultaneidade condensado, durante a reconstituição do projeto, passa por duas operações de decomposição

decomposição de componente conectadoX

estrutura de caminho simples

decomposição de conectividade totalX

estrutura de caminho paralelo






3) Conclusão

Sumário

Decomposição de Componentes Conexos DCC(G) => subgráficos {G

1, G

2, ...}

em que cada Gi=(N

i,L

i)

1) nenhum nó em Gi está conectado a um nó em G

j , i!=j

2) os conjuntos de nós para os subgráficos em DCC(G) formam uma partição para N

3) os conjuntos de bordas para os subgráficos em DCC(G) formam uma partição para L

4) número de nós e bordas não se altera

G I

G J

Decomposição de Componentes Conexos

etapas SFC

X

subgráfico Gi

variáveis de estadoX

novas etapas (de acordo com os conjuntos de nós)

Associações e Correspondências






3) Conclusão

Sumário

Decomposição de Conectividade Total

FCD(G) => subgráficos {G1, G

2, ...} em que cada G

i=(N

i,L

i)

1) O nó considerado é conexo a todos os outros

2) Cada subgráfico gerado por FCD(G) forma uma partição do conjunto N

3) Cada linha de G está em no máximo um dos subgráficos e

4) O número de nós não se altera, mas o número de linhas é igual ou menor que o gráfico original

5) Alternativa de implementação: grafos negativos

E1∪E2∪...⊆E EI∩EJ=∅






3) Conclusão

Sumário

Grafos de Seqüência

Exemplo de gráfico de seqüência e a respectiva estrutura de divergência simples


Observar que Pr2 ATIVA q4 e DESATIVA q1

O grafo direcionado mostra a seqüência em seu percurso que vai de q1 para q4


Observar que Pr2 ATIVA q4 e DESATIVA q1

O grafo direcionado mostra a seqüência em seu percurso que vai de q1 para q4

O grafo de seqüência ainda será modificado:

1) Remoção de estruturas desnecessárias ( percursos entre os nós n

i e n

j de estruturas

diferentes são os mesmos)

2) Remoção de loops






3) Conclusão

Sumário

Implementação

ImplementaçãoSistema de neutralização - Descrição1) Sensores:- ts e as: ambos ativados indicam neutralização completada.- ls1, ls2 e ls3: indicadores de nível.2) Atuadores (válvulas e contatos):- v1, v2, v3 e v4, m, hFuncionamento - Descrição 1) Início: válvulas fechadas, misturador m e aquecedor h desligados, tanque de reação vazio2) Abre v1 e aguarda ls23) a) Liga-se m somente quando ls2 ativo. b) Para regular a temperatura, liga-se h. c) Para balancear, abre-se v2. Obs.: Se o tanque encher (ls3), fechar v2, abrir v4 até ls2, fechar v4, voltar a 3c)4) Se pH e temperatura corretos (as e tl), desliga h, fecha v2, abre v3 até ls1, fecha v3, voltar para 1)

Implementação

1) v1=(start+v1).!ls2.!v32) m=(ls2+m).ls13) h=ls2.!ts.!v34) tl=ls2.ts5) v4=(ls3+v4).ls26) v2=ls2.!as.!v3.!v47) al=ls2.as8) v3=(ls2.ts.as+v3).ls1.!v4

8 saídas: v1,m,h,tl,v4,v2,al,v3

6 entradas: ls1,ls2,ls3,ts e as

Implementação

Criação de 2 etapas e 2 transições

Teoremas de De Morgan - (ABC)'=A'+B'+C' - (A+B+C)'=A'.B'.C'

Simplificação: utilização de conceitos da álgebra booleana

OU...

Método de Quine-McClusky

Continuando...

Obtenção do gráfico de simultaneidade condensado

FCD e SFC

FCD e SFC

FCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

FCD e SFC

FCD e SFC

FCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC






3) Conclusão

Sumário

Conclusão

- Área extremamente promissora

- Projeto multidisciplinar

- Necessidade de sólidos conhecimentos em programação

- Necessidade de uma abordagem mais formal

A ser feito:

- Programas que abordem a simplificação proposta pelo algoritmo de Quine-McClusky

- Desenvolvimento de novas implementações para recursos como temporizadores, latches e outros do CLP

- Eliminar o critério subjetivo inerente a cada sistema para que o processo possa ser abordado através de um software.

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